วัสดุคอมโพสิต

เนื้อหา

• ประเภทของวัสดุผสม
• ตัวอย่างวัสดุผสม

วัสดุคอมโพสิต เป็นสารที่ประกอบด้วยองค์ประกอบหรือสสารที่แตกต่างกันตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปซึ่งการรวมกันนี้ทำให้เกิดลักษณะร่วมของส่วนประกอบนั่นคือสารดั้งเดิมทั้งสองในเวลาเดียวกัน

สิ่งนี้ช่วยให้สามารถเลือกส่วนประกอบที่เฉพาะเจาะจงเพื่อให้ได้วัสดุที่มีลักษณะผิดปกติในแง่ของความแข็งแกร่งความเบาความต้านทาน การนำไฟฟ้า, ความต้านทานการกัดกร่อน ฯลฯ

วัสดุผสมส่วนใหญ่เป็น ประดิษฐ์ขึ้นโดยมนุษย์แม้ว่าบางส่วนอาจปรากฏในธรรมชาติ แต่ผลของวิวัฒนาการของ สิ่งมีชีวิต. และในหลายกรณีเป็นวัสดุประสานที่ได้รับประโยชน์จากปฏิกิริยาทางเคมีของส่วนประกอบ

โดยทั่วไปแล้ว วัสดุคอมโพสิตมีลักษณะ:

• ประกอบด้วยส่วนประกอบที่แตกต่างกันทางร่างกายตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไป แต่แยกออกจากกันได้โดยกลไก
• แสดงขั้นตอน (องค์ประกอบ) ที่แตกต่างกันทางเคมีหลายขั้นตอนซึ่งไม่ละลายน้ำกันเองและคั่นด้วยเฟสกลางหรือส่วนต่อประสาน
• มีความสามารถในการทำงานร่วมกันสูงนั่นคือคุณสมบัติเชิงกลของมันนั้นเหนือกว่าผลรวมอย่างง่ายของส่วนประกอบเหล่านั้นแยกกัน
• แยกความแตกต่างจากวัสดุโพลีฟาซิคเช่นโลหะผสมซึ่งเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนเฟสที่มีอยู่โดยการแปรผันทางความร้อน (ความร้อน)
• มีสารเสริมแรง (เฟสที่เพิ่ม) และเมทริกซ์ (เฟสเสริม)

ประเภทของวัสดุผสม

สามารถระบุประเภทของวัสดุผสมได้ดังต่อไปนี้:

• ส่วนประกอบเสริมแรงของอนุภาค. กระจายตัวในเมทริกซ์ที่นุ่มนวลขึ้นและ เหนียวส่วนประกอบของวัสดุที่แข็งและเปราะจะกระจายอย่างรอบคอบและสม่ำเสมอ
• วัสดุผสมที่ชุบแข็งแบบกระจายตัว. พวกมันนำเสนออนุภาคเสริมแรงที่มีขนาดเล็กมากกระจายอยู่ในเมทริกซ์พื้นฐาน
• วัสดุคอมโพสิตเสริมแรงด้วยไฟเบอร์. วัสดุเหล่านี้มักประกอบด้วยเส้นใยที่ทนต่อแรงดึงในเมทริกซ์ที่มักทำจากเรซินที่ห่อหุ้มเส้นใยถ่ายโอนภาระจากเส้นใยที่ขาดไปยังเส้นใยที่ไม่เสียหายและได้รับความต้านทานเป็นพิเศษ
• วัสดุผสมโครงสร้าง. ประกอบด้วยวัสดุที่เรียบง่ายและวัสดุผสมซึ่งโดยปกติจะใช้วิธีการเคลือบ (แซนวิช) เช่นวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างเพื่อรวมคุณสมบัติของวัสดุทั้งสองไว้ในผนังเดียวกัน

สามารถให้บริการคุณ: ตัวอย่างวัสดุธรรมชาติและประดิษฐ์

ตัวอย่างวัสดุผสม

1. เซอร์เมท. การผสมผสานระหว่างเซรามิกและโลหะพวกเขาได้รับการออกแบบมาเพื่อทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อการขัดถูเช่นเดียวกับเซรามิก แต่สนุกกับความสามารถในการอ่อนตัวของโลหะ โดยปกติเมทริกซ์ของวัสดุเหล่านี้คือโลหะ (นิกเกิลโมลิบดีนัมโคบอลต์) และเฟสเสริมแรงคือ คาร์โบไฮเดรต วัสดุทนไฟ (ออกไซด์, อัลบูมิน, บอไรด์) โดยทั่วไปของเซรามิกส์ ทำให้สามารถผลิตเครื่องมือตัดที่ผสมผสานความเหนียวเข้ากับสแตนเลสสตีลและมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งการพัฒนาใหม่ที่ใช้ไทเทเนียมและโคบอลต์
2. Nacre. นี่คือตัวอย่างของวัสดุผสมที่มีแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติโดยไม่มีการแทรกแซงของมนุษย์ เป็นสารอินทรีย์ - อนินทรีย์ที่แข็งและมีสีขาวสะท้อนแสงซึ่งก่อตัวเป็นชั้นในของเปลือกหอยหลายชนิดเช่นหอยมุก ในความเป็นจริงสัตว์เหล่านี้สามารถหลั่งแคลเซียมคาร์บอเนตและไบโอโพลีเมอร์ผสมกันเพื่อซ่อมแซมเปลือกของมันหรือล้อมรอบสิ่งสกปรกหรือสารจุลินทรีย์ที่เจาะเข้าไปจึงก่อให้เกิดไข่มุก.
3. ไม้อัด. เรียกอีกอย่างว่ามัลติมิเนต ไม้อัด, ไม้อัด หรือไม้อัด เป็นแผ่นไม้แผ่นบางที่ติดกันด้วยเส้นใยในแนวขวางโดยใช้เรซินสังเคราะห์แรงดันและความร้อน. เคลือบด้วยกรดซัลฟิวริกหลังจากผ่านกรรมวิธีเพื่อให้ปราศจากกลิ่นซึ่งประกอบด้วย โพลีเมอร์ และเครื่องเบญจรงค์และมีประโยชน์อย่างยิ่งในการก่อสร้าง
4. Adobe จึงเรียกอิฐที่ไม่ใช้ไฟนั่นคือวัสดุอุดสำหรับการก่อสร้างทำจากดินเหนียวและทรายหรือโคลนอื่น ๆ ผสมกับฟางแล้วตากให้แห้ง พวกเขาถูกใช้มาตั้งแต่สมัยโบราณในการสร้างกำแพงและโครงสร้างพื้นฐานโดยปกติจะอยู่ในรูปของอิฐ (สี่เหลี่ยม) แม้จะมีความยอดเยี่ยม ฉนวนกันความร้อน, อะโดบีดูดซับความชื้นได้มากโดย capillarity, สูญเสียความแข็งดังนั้นจึงต้องติดตั้งบนฐานหินที่กันน้ำได้หรือคอนกรีตที่ทันสมัย.
5. คอนกรีต. เรียกอีกอย่างว่า "คอนกรีต" เป็นวัสดุผสมที่ใช้กันมากที่สุดในการก่อสร้าง เป็นทางแยกของสารต่างๆ: ปูนซีเมนต์ทรายกรวดหรือกรวดและน้ำ ด้วยข้อต่อนี้จะได้ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งจะตั้งตัวและแข็งตัวภายในไม่กี่ชั่วโมงจนกว่าจะได้ความสม่ำเสมอของหิน. งานวิศวกรรมโยธาส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการใช้คอนกรีต
6. กระดานสาระเชิง เรียกว่า OSB (คณะกรรมการสาระสำคัญ ในภาษาอังกฤษ) เป็นบอร์ดกลุ่มหนึ่งซึ่งเป็นวิวัฒนาการของไม้อัดเพราะแทนที่จะรวมแผ่นไม้หลายแผ่นจะทำด้วย ขี้กบหรือเศษไม้หลาย ๆ ชั้นวางในทิศทางเดียวกันดังนั้นจึงได้วัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันจากเรซินฟีนอลิกหรือโพลียูรีเทนฟอร์มาลดีไฮด์หรือเมลามีน สารเติมแต่งอื่น ๆ มักถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อปรับปรุงความต้านทานต่อไฟความชื้นหรือไล่แมลง
7. Pykrete วัสดุผสมนี้ทำด้วยขี้เลื่อย 14% หรือเยื่อไม้อินทรีย์อื่น ๆ ในเมทริกซ์น้ำแข็ง 86% ชื่อของมันมาจากนักประดิษฐ์ Geoffrey Pyke ซึ่งเสนอให้กองทัพเรืออังกฤษสร้างเรือบรรทุกเครื่องบินที่จมได้ยาก Pykrete มีความแข็งใกล้เคียงกับคอนกรีตดัชนีการหลอมต่ำและความต้านทานต่อความตึงเครียดอย่างมาก.
8. พลาสติกเสริมกระจก. รู้จักกันในชื่อ GFRP (พลาสติกเสริมใยแก้ว เป็นภาษาอังกฤษ), เป็นวัสดุผสมที่สร้างเมทริกซ์พลาสติกหรือเรซินเสริมด้วยเส้นใยแก้ว ผลลัพธ์ที่ได้คือวัสดุที่มีน้ำหนักเบาแข็งแรงและง่ายต่อการขึ้นรูปซึ่งมักเรียกกันว่า“ ไฟเบอร์กลาส”. มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมการเดินเรือและโทรคมนาคมรวมถึงในภาคการก่อสร้าง
9. แอสฟัลต์คอนกรีต. ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานปูถนนหรือทางหลวงแอสฟัลต์คอนกรีต ประกอบด้วยส่วนผสมของแอสฟัลต์และแร่รวมหลายชนิดเพื่อให้ได้ส่วนผสมที่สม่ำเสมอและบิทูมินัสที่เมื่อใช้ร้อนแข็งตัวและกันน้ำซึ่งเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับงานสาธารณะในเมือง
10. กระดูก. อีกตัวอย่างหนึ่งของวัสดุผสมในธรรมชาติคือกระดูกซึ่งประกอบด้วยสัตว์ชั้นสูงภายใน เมทริกซ์กระดูกที่เสริมด้วยเส้นใยคอลลาเจนซึ่งเป็นโปรตีนที่ให้ความต้านทานตามธรรมชาติเนื่องจากแคลเซียมซึ่งเป็นโครงสร้างของแร่ธาตุ. ส่งผลให้ได้ของที่แข็งเปราะ แต่มีน้ำหนักเบา